專利名稱：沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽油發(fā)動機點火用的火花塞，尤其涉及一種沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞。
迄今為止，火花塞跳火主要有兩種方式一種是在脈沖高電壓作用下，擊穿存在于中心電極與側(cè)電極之間的空氣間隙，產(chǎn)生電火花；另一種是沿面跳火方式，即在脈沖高電壓作用下，其放電路線是沿中心電極與側(cè)電極之間的瓷絕緣體表面進行的。
目前市場上絕大多數(shù)火花塞都采用空氣間隙跳火的方式。這種火花塞的一個主要缺點是放電距離短、跳火性能差。這是因為火花間隙受電源電壓的制約，一般為0.6～0.9mm左右，當(dāng)脈沖高電壓作用于中心電極與側(cè)電極之間時，火花間隙處的混合氣將吸收放電時的熱量并因電離而活化，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成火核。在正常的火花間隙中，火核形成的場所一般在接近側(cè)電極處，熱量將較多地被側(cè)電極所吸收，此即電極的“消焰作用”，它減低了火花的能量，使跳火性能下降。加大火花間隙即加大放電距離，可以使火核形成的場所離開側(cè)電極的壁面，側(cè)電極的消焰作用將降低，火花能量損失小，著火性提高，但過大的放電距離使需要點火線圈供給的電壓過高，甚至因電源不能供應(yīng)所需電壓而“失火”。過小的火花間隙除了加大“消焰作用”外，還使處于火花間隙處的混合氣絕對量減少，燃燒該部份混合氣所產(chǎn)生的熱量若小于向周圍混合氣的散熱量，火焰將自行熄滅。因此，在電源電壓許可的條件下，總是盡可能加大火花間隙以延長放電距離，提高點火性能。但加大空氣間隙(例如大于1.5mm)必須同時采用高能點火裝置。
沿面跳火火花塞可以加長放電距離，因為火花放電發(fā)生于絕緣層(如陶瓷)和空氣的交界面。由于陶瓷表面電場發(fā)生畸變，沿面放電比空氣間隙放電擊穿電壓低，即在相同擊穿電壓下，前者的放電距離比后者長。
另一個影響放電的重要因素是電極的形狀。電極越尖，發(fā)生放電的電壓越低，因為電極形狀影響電極間電場分布的均勻度。在相同電壓下，尖形電極比圓形或板形電極具有更長的放電距離。市面上的火花塞大都具有圓形中心電極和板形側(cè)電極，不利于提高點火性能。
曾經(jīng)出現(xiàn)過幾種沿面跳火火花塞。最早的一種如

圖1所示，絕緣體1沒有裙部，其發(fā)火端直徑與殼體2中孔匹配，沒有熱室，沒有側(cè)電極，跳火由中心電極3沿瓷絕緣體1的端面至殼體2之路線進行。這種火花塞為極冷型，工作時絕緣體裙部溫度很低，對積污很敏感，應(yīng)與點火能量大、二次電壓升壓快的電容點火裝置配合使用。適用于轉(zhuǎn)速高、功率大、排量大的摩托車發(fā)動機和旋轉(zhuǎn)渦輪發(fā)動機。
圖2是另一種沿面跳火火花塞。在絕緣體1的裙部有一道金屬環(huán)6，當(dāng)脈沖高電壓傳遞到中心電極3后，在電極之間形成電場，跳火將沿中心電極3--金屬環(huán)6--殼體2之間的陶瓷表面和空氣間隙進行，延長了放電距離。與之相類似的結(jié)構(gòu)(圖3)是絕緣體1裙部有一凸環(huán)7，在凸環(huán)的圓錐表面涂覆金屬層以代替圖2的金屬環(huán)6，這兩種火花塞的制造難度大、成本高，涂覆的金屬層也因積污而失效。
本實用新型的目的是提供一種性能優(yōu)越的沿面跳火火花塞，這種火花塞將克服現(xiàn)有沿面跳火的火花塞的缺陷，使其具有更佳的跳火性能；本實用新型的目的還在于提供一種放電容易發(fā)生而且容易調(diào)整火花塞參數(shù)的沿面跳火火花塞；本實用新型的目的還在于提供能有效地滿足不同汽油發(fā)動機對火花塞熱性能的要求，又能保持火花間隙的穩(wěn)定，其制造工藝也較簡單，從而適用于各種類型的汽油發(fā)動機。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種汽油發(fā)動機點火用的沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞，包括與接線螺桿相接的中心電極，與殼體連接的側(cè)電極、絕緣體等組成，中心電極和側(cè)電極之間為火花塞絕緣體，其特征是側(cè)電極為一環(huán)狀側(cè)電極，環(huán)狀側(cè)電極一端固定于殼體，另一端成一圓環(huán)，位于絕緣體裙部周圍，絕緣體突出于側(cè)電極的上平面。跳火將沿中心電極與側(cè)電極之間的瓷絕緣體表面進行。
本實用新型的進一步改進是側(cè)電極在靠近絕緣體的內(nèi)環(huán)邊緣厚度薄于連接外殼部位，側(cè)電極內(nèi)環(huán)厚度約為金屬扁線厚度的三分之一，(即一般t1＜1/3t)。參見圖4，以達(dá)到尖端放電的目的。有2-4個金屬腳與殼體2的端面連接，側(cè)電極4為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
本實用新型的特點是第一，絕緣體裙部突出于側(cè)電極外，更多地暴露在燃燒氣體中，吸收較多的熱量，在低速、低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時有較高的工作溫度，避免油污積炭；在高速、高負(fù)荷時，暴露情況雖相同，但此時氣缸內(nèi)氣體流動也較強烈，最高溫度提高不多，有效地擴大了火花塞的熱適應(yīng)范圍。
第二，由于沿面跳火，電火花將絕緣體裙部突出側(cè)電極部份的油污積炭燒盡，避免電極之間的跨連，也避免了空氣間隙跳火火花塞容易產(chǎn)生的絕緣體和殼體之間因附著燃燒沉積物導(dǎo)致電流泄漏而不跳火的現(xiàn)象。使跳火可靠性大為提高。
第三，放電距離長，不需裝高能點火裝置，在正常的電源電壓下，能得到比空氣間隙長3～5倍的放電距離。由于火花長、電極的“消焰作用”大大降低，跳火能產(chǎn)生的火核具有高的能量，且處于電極間的混合氣絕對量大，點燃這一部份可燃混合氣所產(chǎn)生的熱量，大大超過向周圍混合氣散發(fā)的熱量，使火焰得以迅速傳播，具有優(yōu)良的點火性，并使混合氣燃燒完全，有害活性氣體的排放量降低，可提高發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性和運轉(zhuǎn)性能指標(biāo)。
第四，側(cè)電極內(nèi)環(huán)厚度薄，有尖端放電效應(yīng)。與側(cè)電極厚度不變薄的其他火花塞比較，擊穿電壓較低。在常溫壓力點火試驗中，在相同的脈沖高電壓下，厚度變薄的尖劈形側(cè)電極能承受更大的氣壓差而連續(xù)不斷地跳火，特別適用于高壓縮比的發(fā)動機。
第五，可以實現(xiàn)360°范圍內(nèi)的任意點跳火，電極燒蝕均勻，使用壽命長，且不需要調(diào)整間隙，使發(fā)動機在全工況下都具有良好的工作穩(wěn)定性。
以下結(jié)合附圖和通過實施例對本實用新型作進一步說明圖1-3為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為極冷型沿面跳火火花塞結(jié)構(gòu)示意圖圖2為絕緣體的裙部前端加一道金屬環(huán)的沿面跳火火花塞示意圖圖3為絕緣體的裙部有一凸環(huán)、凸環(huán)圓錐面涂覆金屬層的沿面跳火火花塞示意圖圖4為本實用新型沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞示意圖圖5為圖4中內(nèi)環(huán)邊緣厚度變薄的環(huán)狀側(cè)電極示意圖。
圖6為圖4結(jié)構(gòu)示意圖的頂端俯視圖實施例1本實用新型--沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞如圖4-6所示由絕緣體1、中心電極3、接線螺桿5、殼體2、環(huán)狀側(cè)電極4及密封墊圈等構(gòu)成。
上述絕緣體1，呈通?；鸹ㄈ^緣體的筒形瓷體。裝配后絕緣體裙部前端突出側(cè)電極上平面，絕緣體裙部長度將根據(jù)火花塞的熱特性設(shè)計。裙部與殼體中孔構(gòu)成熱室，使裙部表面吸收足夠的熱量，達(dá)到消除油污積炭所必須的“自凈溫度”，從而避免第一代沿面跳火火花塞只能是極冷型的缺陷。
所述中心電極3，呈通?；鸹ㄈ行碾姌O的金屬圓桿體結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱特性要求，可以采用銅芯復(fù)合電極或鎳基合金電極。中心電極的后端與同軸線的接線螺桿5用導(dǎo)體玻璃密封劑固聯(lián)成一體，固裝在絕緣體1的內(nèi)腔中，中心電極伸出絕緣體的長度可以比旁側(cè)式空氣間隙火花塞短2mm，克服了后者中心電極過多地暴露在燃燒室內(nèi)導(dǎo)致快速燒蝕的缺陷。
所述殼體2呈通?；鸹ㄈ慕饘偻搀w結(jié)構(gòu)形狀。在殼體螺紋部位的前端安裝側(cè)電極，垂直焊接4根金屬扁線(截面為矩形)為側(cè)電極的一端，經(jīng)沖切使其長度一致，再用模具將其壓彎，同時將彎曲的一端壓扁，經(jīng)壓扁后四根電極連成一體，中間部位的厚度t1＜1/3t，然后沖出中孔，孔經(jīng)大于絕緣體裙部相應(yīng)部位的直徑，構(gòu)成環(huán)狀側(cè)電極，其外環(huán)呈沖壓后自然成形的花瓣狀(如圖6所示)。火花塞的內(nèi)外密封方式和結(jié)構(gòu)裝配與傳統(tǒng)火花塞相同，因而制造簡單，產(chǎn)品零件通用性大。
所述接線螺桿5及密封墊圈與通?；鸹ㄈ嗤??；鸹ㄈ膬?nèi)、外密封形式均與傳統(tǒng)火花塞相同，裝成后的火花塞，其絕緣體裙部突出于環(huán)狀中心電極上平面，突出的高度根據(jù)與之配套的發(fā)動機點火系統(tǒng)的電壓及產(chǎn)品熱特性的要求決定。其它實施例環(huán)狀側(cè)電極4的圓環(huán)可以由2根或3根金屬連接外殼，即焊接在殼體上；也可以是金屬板沖壓件。
權(quán)利要求1．一種汽油發(fā)動機點火用的沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞，包括與接線螺桿相接的中心電極，與殼體連接的側(cè)電極、絕緣體等組成，中心電極和側(cè)電極之間為火花塞絕緣體，其特征是側(cè)電極為一環(huán)狀側(cè)電極，環(huán)狀側(cè)電極一端固定于殼體，另一端成一圓環(huán)，位于絕緣體裙部周圍，絕緣體突出于側(cè)電極的上平面。
2．由權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征是側(cè)電極在靠近絕緣體的內(nèi)環(huán)邊緣厚度薄于連接外殼部位的金屬扁線。
3．由權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征是環(huán)狀側(cè)電極4的圓環(huán)可以由2～4根金屬連接外殼上。
4．由權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征是環(huán)狀側(cè)電極由金屬板制成。
5．由權(quán)利要求2所述的火花塞，其特征是側(cè)電極內(nèi)環(huán)厚度約為金屬扁線厚度的三分之一。
專利摘要一種汽油發(fā)動機點火用的沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞,包括與接線螺桿相接的中心電極,與殼體連接的側(cè)電極、絕緣體等組成,中心電極和側(cè)電極之間為火花塞絕緣體,側(cè)電極為一環(huán)狀側(cè)電極,環(huán)狀側(cè)電極一端固定于殼體,另一端成一圓環(huán),位于絕緣體裙部周圍,絕緣體突出于側(cè)電極的上平面。本實用新型克服了現(xiàn)有沿面跳火的火花塞的缺陷,使其具有更佳的跳火性能,能有效地滿足不同汽油發(fā)動機對火花塞熱性能的要求。
文檔編號H01T13/20GK2329101SQ9822686
公開日1999年7月14日 申請日期1998年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月25日
發(fā)明者楊捷, 湯正明 申請人:楊捷, 湯正明